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Neue Studie betrachtet Erneuerbare Energien-Ausbau und Flächenbedarf

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Der weitere Ausbau von Windenergie- und Photovoltaikanlagen beansprucht Flächen. © Coernl/Pixabay

| Kira Crome |

Der Zubau neuer Anlagen zur klimafreundlichen Stromerzeugung braucht in erster Linie Platz. Doch Flächen sind europaweit ein knappes Gut. Vor allem am Ausbau der Windenergie und Freiflächenphotovoltaik entzünden sich Konflikte um die Landnutzung. Eine Studie hat untersucht, wie sich das entschärfen ließe. Der Flächenverbrauch eines Energiesystems, das vollständig auf erneuerbaren Energien basiert, könnte je nach Technologienkombination halbiert werden.

Im ersten Halbjahr 2020 lagen die erneuerbaren Energien mit einem europaweiten Anteil von 40 Prozent am Strommix erstmals deutlich vor dem Anteil fossiler Energieträger. Das meldete der britische Think Tank Ember Ende Juli. Der Strommarkt-Analyse zufolge stieg die klimafreundliche Stromerzeugung in Europa um 11 Prozent. Treiber der Entwicklung waren vor allem neu errichtete Solar- und Windenergieanlagen. Vor allem in Dänemark (64 Prozent), Irland (49 Prozent) und Deutschland (42 Prozent) erreichten diese Erzeugungsformen Höchstwerte. Dass der Anteil fossiler Kraftwerke europaweit um 18 Prozent abrutschte und insgesamt nur noch bei 34 Prozent lag, sei sowohl auf den Corona-Pandemie bedingten Nachfragerückgang zurückzuführen als auch den vergangenen, für die Wind- und Solarstromerzeugung günstigen Wetterlagen geschuldet. „Diese Situation zeigt, dass erneuerbare Energien die Schlüsselrolle am Strommarkt einnehmen können“, erklärt Simone Peter, Präsidentin des Bundesverbands Erneuerbare Energie (BEE). Die Entwicklung markiere einen wichtigen Meilenstein auf dem Weg zu einem europaweit emissionsfreien Energiesystem, jetzt sei ein konsequenter Zubau an erneuerbaren Energien nötig.

Doch dieser Ausbau braucht vor allem eines: Platz. Wie sich der Ausbau erneuerbarer Energien mit dem Flächenverbrauch in Einklang bringen ließe – und zu welchen Kosten, hat eine kürzlich veröffentlichte Studie des Instituts für transformative Nachhaltigkeitsforschung (IASS) untersucht. Flächen sind europaweit ein knappes Gut. Allein in Deutschland soll die Inanspruchnahme neuer Flächen bis zum Jahr 2030 auf unter 30 Hektar pro Tag gesenkt werden. Im Jahr 2017 wurde täglich eine Fläche von rund 58 Hektar neu ausgewiesen – etwa so viel wie 82 Fußballfelder. Vor allem am Ausbau der Windenergie, aber auch der Freiflächenphotovoltaik entzünden sich immer wieder Konflikte um die Landnutzung. Noch ist die Doppelnutzung von bereits genutztem Land wie etwa bei der Agrophotovoltaik, der Überbauung von bereits erschlossenen Flächen wie Deponien mit Solaranlagen oder die Solarstromerzeugung auf Seen begrenzt, konstatiert die IASS-Studie.

Ausbau von PV-Freiflächenanlagen und Windparks wäre am wirtschaftlichsten
Um den Anteil der erneuerbaren Energien europaweit auf 100 Prozent hochzuschrauben, ist laut der Studie der vorrangige Ausbau der beiden konfliktträchtigsten Anlagenformen – Solar- und Windparks an Land – die kostengünstigste Option. Dafür wären allerdings 97.000 Quadratkilometer Fläche nötig, hat der Autor errechnet. Das entspräche rund zwei Prozent der Gesamtfläche Europas, einer Fläche so groß wie die von Portugal. Der Löwenanteil am Flächenverbrauch gehe dabei auf das Konto der Windenergie. Zu berücksichtigen sei dabei allerdings, dass sich der Flächenverbrauch der verschiedenen Technologien schwer gegeneinander aufrechnen lasse, räumt der Autor ein. Jede Erzeugungsanlagenform konkurriere in unterschiedlicher Weise mit anderen Landnutzungsansprüchen; die Doppelnutzung einer Fläche sei je nach Technologie in unterschiedlichem Grad möglich. Während zum Beispiel die Agro-Photovoltaik noch nicht in großem Maßstab umsetzbar ist, ermöglichen hingegen die großen Abstände zwischen Windenergieanlagen eine landwirtschaftliche Nutzung der Flächen. Auch wirke sich die Windenergienutzung auf bereits erschlossenem Land anders aus als etwa eine PV-Freiflächenanlage oder Solaranlagen auf Dächern.

Lassen sich die gewissermaßen vorprogrammierten Landnutzungskonflikte dieses Szenarios, die die Veränderungen des Landschaftsbildes durch eine wachsende Zahl neuer Wind-, aber auch Solarparks aufwerfen können, entschärfen? Dieser Frage ist die IASS-Studie nachgegangen und hat alternative Ausbaustrategien untersucht. Im Mittelpunkt standen Überlegungen, ob und wie insbesondere die Windenergienutzung an Land durch andere Erzeugungstechnologien ersetzt werden könnte.

Kombination von Windenergie auf See und Solarenergie braucht halb so viel Flächen
Das Ergebnis: Der erwartete Flächenbedarf einer künftigen Stromvollversorgung auf Basis erneuerbarer Energien ließe sich mit nur fünf Prozent Mehrkosten auf etwa 48.000 Quadratkilometer begrenzen. Das entspricht etwa einem Prozent der Fläche Europas, halb so groß wie Portugal. Laut der Studie gibt es dafür drei geeignete Möglichkeiten, die einzeln oder auch in Kombination eingesetzt werden können: Windenergieanlagen auf See, große Solarparks und Solaranlagen auf Dächern.

Am effektivsten lasse sich der Flächenverbrauch mit Solaranlagen auf Dächern reduzieren. Diese Variante, die am verträglichsten wäre und den Strom besonders verbrauchernah erzeugt, sei aber auch der teuerste Weg. Würde die Windenergienutzung an Land damit ersetzt, halbiere sich der Flächenbedarf; es sei aber mit Kostenzuschlägen von 17 Prozent zu rechnen. Würde stattdessen ausschließlich auf Freiflächenphotovoltaik gesetzt, wären es nur 9 Prozent. Die wirtschaftlichste Variante wäre eine Verlagerung der Windenergienutzung von Land auf See. Ein solches Systemdesign hätte einen geringfügig kleineren Flächenbedarf als das Solardachanlagen-Design, würde aber mit nur fünf Prozent Mehrkosten gegenüber der günstigsten Variante zu Buche schlagen. Allerdings müssten dann große Mengen an Windenergieanlagen an Land ersetzt werden. Zudem haben nicht alle Länder Europas die Möglichkeit, die Windenergienutzung vor die Küsten zu verlegen.

Im Vergleich zur Windenergienutzung an Land ist der Flächenbedarf aller anderen drei Versorgungstechnologien – Windenergie auf See, Freiflächenphotovoltaik und Solardachanlagen – laut der IASS-Studie geringer, so dass verschiedene Systemdesigns mit einem hohen Anteil einer dieser alternativen Erzeugungstechnologien einen geringeren Gesamtflächenbedarf hätten, wenn auch zu höheren Kosten. „Wir müssen uns als Gesellschaft entscheiden, wie viel uns freie Flächen an Land wert sind“, sagt Studienautor Tim Tröndle. Um den erwarteten Flächenverbrauch beim künftigen Ausbau der erneuerbaren Energien gering zu halten, sei die Wahl der Erzeugungstechnologie eine effektivere Strategie als auf kostenminimierte Stromsystemkonzepte zu setzen. Vor allem dann, wenn Teile der flächenintensiven Windenergienutzung an Land durch große Mengen an Solarparks und Solardachanlagen und mehr Windenergieanlagen auf See ersetzt würden. Eine solche solarzentrierte Stromversorgung werde durch eine flexible Erzeugung aus Bioenergie zur Bewältigung saisonaler Schwankungen ermöglicht. Die Studie lässt im Übrigen andere erneuerbare Energietechnologien wie Wasserkraft und Bioenergie weitestgehend unberücksichtigt. Sie fließen nur im schon vorhandenen Maße ein.